第七章红外光谱法解读
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《红外光谱解析方法》课件
确定分子结构 鉴别化合物
反应机理研究 生物大分子研究
红外光谱能够提供分子中官能团 和化学键的信息，有助于确定分 子的结构。
红外光谱可以用于研究化学反应 机理，通过分析反应前后红外光 谱的变化可以推断出反应过程和 机理。
02
红外光谱解析方法分类
Chapter
基线校正法
基线校正法是一种常用的红外光谱解析方法，主要用 于消除基线漂移和噪声干扰，提高光谱的准确性和可
傅里叶变换法
傅里叶变换法是一种通过傅里 叶变换将时域信号转换为频域 信号，从而解析红外光谱的方
法。
傅里叶变换法能够将复杂的光 谱信号分解为多个简单的正弦 波和余弦波的叠加，便于解析
和识别各种成分的特征峰。
傅里叶变换法需要高精度的光 谱仪和计算机硬件，因此成本 较高。
傅里叶变换法的优点是能够准 确解析各种成分的特征峰，适 用于复杂混合物和生物样品的 分析。
《红外光谱解析方法》ppt课件
目录
• 红外光谱解析方法简介 • 红外光谱解析方法分类 • 红外光谱解析步骤 • 红外光谱解析实例 • 红外光谱解析的未来发展
01
红外光谱解析方法简介
Chapter
红外光谱的基本原理
红外光谱的产生
红外光谱是由于分子振动和转动能级跃迁而产生的 ，不同物质具有不同的能级分布，因此红外光谱具 有特征性。
生物大分子的红外光谱解析在研究其结构和功能方面具有 重要作用。通过分析生物大分子的红外光谱，可以了解其 分子结构和分子间的相互作用，进而研究其在生命过程中 的功能和作用机制。例如，在蛋白质的红外光谱中，可以 观察到蛋白质二级结构的信息，这对于研究蛋白质的结构 和功能具有重要意义。
05
红外光谱解析的未来发展
第七章 红外光谱分析法3
不饱和度的计算公式
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
红外检测技术第七章__红外技术在军事上的应用
此后德国首先研制出主动式红外夜 视仪等几种红外探测仪器，但它们都 未能在第二次世界大战中实际使用。
几乎同时，美国也在研制红外夜视 仪，虽然试验成功的时间比德国晚， 但却抢先将其投入实战应用。
1945年夏，美军登陆进攻冲绳岛，隐 藏在岩洞坑道里的日军利用复杂的地形， 夜晚出来偷袭美军。于是美军将一批刚刚 制造出来的红外夜仪紧急运往冲绳，把安 有红外夜视仪的枪炮架在岩洞附近，当日 军趁黑夜刚爬出洞口，立即被一阵准确的 枪炮击倒。洞内的日军不明其因，继续往 外冲，又糊里糊涂地送了命。红外夜视仪 初上战场，就为肃清冲绳岛上顽抗的日军 发挥了重要作用。
目前，能够与山田的夜视镜配合使用 的这款手机━━V602-SH只在日本销售。沃 达丰公司的一名发言人称，这款手机配件 在日本之外使用也没有什么问题。她说， 由于山田是第三方供应商，沃达丰公司的 约束力有限。该发言人指出，我们从来没 有在市场上推出过能够穿透衣服的拍照手 机。拍照手机已经引起人们的担忧，一些 场所已经禁止用户使用拍照手机。韩国政 府规定，在使用拍照手机拍摄照片时，必 须使照片不能太清晰。
红外点源制导系统已广泛应用于空空、地 空、岸舰和舰舰导弹等数十种战术导弹上。 预计到90年代初，点源制导系统仍将是上 述战术导弹的主要制导方式之一。
红外成像制导系统的研制工作始于70年代 中期，它比红外点源制导系统提供的信息 丰富，具有更强的识别能力和更高的制导 精度。80年代初，已在“小牛”空地导弹 上使用。随着焦面阵列器件的研制成功， 红外成像制导系统将进一步提高识别能力， 并使导弹具有自主攻击能力。
主动式红外夜视仪具有成像清晰、制作简 单等特点，但它的致命弱点是红外按照灯 的红外光会被敌人的红外探测装置发现。 60年代，美国首先研制出被动式的热像仪， 它不发射红外光，不易被敌发现，并具有 透过雾、雨等进行观察的能力。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
有机化学第七章光谱
屏蔽效应 ，共振信号移向高场 去屏蔽效应 ，共振信号移向低场
一些常见化学键的力常数如下表所示：
键型 O H N H
-1
C H C O C C C O C C 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
k /N.cm
7.7 6.4
折合质量μ ：两振动原子只要有一个的质量↓， μ ↓，(v)↑
C H 2800-3000cm
3．其他：
N-H弯曲振动在1600-1650cm-1 四个或四个以上CH2 相连，其CH2 的面内摇摆 振动在 720cm-1
7.1.4 红外谱图解析
红外谱图解析的基本步骤是：
1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化 合物的类型。
2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。 3.对照标准谱图验证。
E：光量子能量，J h: Planck常数， 6.626×10-34 J.S
分子吸收光谱 分子吸收电磁幅射，就获得能量，从而引起分子 某些能级的变化，如增加原子间键的振动，或激发 电子到较高的能级，或引起原子核的自旋跃迁等。 但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两 个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以 对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射， 从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激 发到较高的能级。光谱便是记录分子对不同波长 （频率）的电磁波吸收或透过情况的图谱。
叔醇：1150～1120cm-1
4. 醛与酮
二者的异同点：
1. 在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰，为 C＝ O(羰基)的特征吸收峰。 C＝O（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关， 若羰基与双键共轭，吸收峰将向低波数区位移。
2.醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰，这是 鉴别分子中是否存在— CHO的特征基团。
一些常见化学键的力常数如下表所示：
键型 O H N H
-1
C H C O C C C O C C 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
k /N.cm
7.7 6.4
折合质量μ ：两振动原子只要有一个的质量↓， μ ↓，(v)↑
C H 2800-3000cm
3．其他：
N-H弯曲振动在1600-1650cm-1 四个或四个以上CH2 相连，其CH2 的面内摇摆 振动在 720cm-1
7.1.4 红外谱图解析
红外谱图解析的基本步骤是：
1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化 合物的类型。
2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。 3.对照标准谱图验证。
E：光量子能量，J h: Planck常数， 6.626×10-34 J.S
分子吸收光谱 分子吸收电磁幅射，就获得能量，从而引起分子 某些能级的变化，如增加原子间键的振动，或激发 电子到较高的能级，或引起原子核的自旋跃迁等。 但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两 个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以 对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射， 从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激 发到较高的能级。光谱便是记录分子对不同波长 （频率）的电磁波吸收或透过情况的图谱。
叔醇：1150～1120cm-1
4. 醛与酮
二者的异同点：
1. 在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰，为 C＝ O(羰基)的特征吸收峰。 C＝O（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关， 若羰基与双键共轭，吸收峰将向低波数区位移。
2.醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰，这是 鉴别分子中是否存在— CHO的特征基团。
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法红外光谱解析方法是一种常用的分析化学方法，可以用于对化合物的结构进行研究和鉴定。
红外光谱解析方法主要利用化合物在红外光的作用下，不同官能团的振动与转动引起红外光吸收的特性来分析化合物的结构。
本文将介绍一些常用的红外光谱解析方法，并给出一些结构分析实例。
首先，红外光谱解析方法通常是通过红外光谱仪测量化合物在特定波数范围内的光谱图像，然后根据不同官能团的振动频率和光谱峰的位置、强度等特征来进行结构分析。
以下是一些常用的红外光谱解析方法：1. 官能团峰位置分析法：不同官能团具有不同的红外光谱吸收特点，可以通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的位置来判断化合物中存在的官能团。
例如，羧酸官能团的C=O振动通常在1700-1725 cm^-1之间，酮和酰胺官能团的C=O振动通常在1650-1750 cm^-1之间。
2.官能团峰强度分析法：通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的强度可以推测化合物中该官能团的相对含量。
例如，苯环的C-H伸缩振动通常表现为较强的峰，而取代基的C-H伸缩振动通常较弱。
3.官能团复合分析法：化合物通常由多个官能团组成，各个官能团的振动频率和位置可以相互影响。
通过综合分析化合物中多个官能团的吸收峰的位置、强度等特征，可以进一步确定化合物的结构。
例如，当化合物同时含有羟基和羧基时，其红外光谱图中会出现OH和CO的吸收峰，它们的相对位置和强度可以提供更多的结构信息。
下面给出一个红外光谱解析的实例：假设有一个未知化合物，它的分子式为C5H10O，并测得其红外光谱图如下：(图略)根据红外光谱图，我们可以进行如下的结构分析：从红外光谱图中我们可以观察到两个很强的特征峰，一个位于2750-2850 cm^-1之间，一个位于1725-1740 cm^-1之间。
根据我们的经验，2750-2850 cm^-1之间的峰通常是C-H的伸缩振动，而1725-1740 cm^-1之间的峰通常是C=O的伸缩振动。
红外光谱图文课件PPT
红外光谱可以监测化学反应过程中分 子结构的动态变化，有助于理解反应 机理。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
红外光谱法解析
某些键的伸缩力常数(N·cm-1)
键
分子
k
键
分子
k
H-F
HF
H-Cl
HCl
9.7
C-H CH2=CH2 5.1
4.8
C-H CH≡CH 5.9
H-Br
HBr
H-I
HI
4.1
C-Cl
CH3Cl
3.4
3.2
C-C
4.5-5.6
H-O
H2O
7.8
C=C
H-O
游离
7.12
C≡C
9.5-9.9 15-17
H-S
红外吸收光谱分析概述
中红外吸收光谱(mid-infrared absorption
spectrum,Mid-IR) 由分子的振动、转动能级跃迁引
起的光谱，简称红外吸收光谱或红外光谱(IR)。 远红外光谱(Far-IR)和微波谱(microwave spectrum, MV) 由分子的纯转动能级跃迁所引起的光谱。 红外分光光度法(infrared spectrophotometry) 利用样 品的红外吸收光谱进行定性分析、定量分析和测定分子 结构的方法。或称为红外吸收光谱法，简称红外光谱法 (infrared spectroscopy)。 应用 1. 分子结构研究 测定分子的键长、键角、键能、立 体结构等。 2. 化学组成分析 根据吸收峰位置和形状推断分子结 构、根据吸收峰强弱测定物质含量。
m1 m2 发生振动能级跃迁需要的能量大小取决于键两端原子 的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
分子振动方程式
以相对原子质量M代替m，则
M1 M2 1
M1 M2 NA
以波数σ代替频率ν，则
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1
2 3.1416 2.9981010
100k 1.66061027 μ
1303 k
c m1
μ
c（2.998×1010 cm·s-1）； mu（1.6606×10-27kg）； k 以 N·cm-1
Ar1Ar2
Ar1 Ar2
影响的主要因素
1、键的数目
1303 k cm1
μ
随化学键数目增加，k 增加 kCC kCC kCC ，则σ也增加
HH O
νas 3756 νs 3652 δ 1595
例 苯 3×12－6=30，测得的峰数目比计算的振动数目少。
产生的峰比振动数目少的原因：
(1) 具有相同波数的振动所对应的吸收峰发生了简并。 (2) 振动过程中分子的瞬间偶极矩不发生变化，无红外
活性。 (3) 仪器的分辨率和灵敏度不够高，对一些波数接近或
红外光谱两个区域
基团（或官能团）区-- 4000~1300 cm-1 指纹区-- 1300~600 cm-1
强度很弱的吸收峰，仪器无法将之分开或检出。 (4) 仪器波长范围不够，有些吸收峰超出了仪器的测量
范围。
产生的峰比振动数目多的情况
倍频峰 v0 → v2 （二倍频峰） v0 → v3（三倍频峰）
和频峰 吸收的红外辐射频率为两个相互作用基频 之和， ν1 +ν2， ν1 +ν3， ν2 +ν3 差频峰 吸收的红外辐射频率为两个相互作用基频 之差，ν1 -ν2， ν1 -ν3， ν2 -ν3
y x
3个平动自由度 3个转动自由度
非线性分子振动自由度=3N－3－3=3N－6
例 线性分子CO2
3N－5 = 4 振动数目4个
OCO
OCO OCO +- + OCO
OCO
s 无红外吸收 as 2349
667 667
剪并
例 非线性分子H2O
HH O
3N－6 = 3
振动数目3个
H HH H
O
O
7.1.5 红外吸收峰强度
峰强度
ε /L·mol-1·cm-1
很强 vs
>200
强 s
200~75
中 m
75~25
弱 w
25~5
很弱 vw
<5
红外吸收峰的强度 影响因素
振动能级跃迁的几率 偶极矩变化的大小 处于基态基团的个数
影响红外吸收峰强度的因素
a．跃迁类型
振动能级跃迁的几率与振动能级跃迁的类型有关。 v0→v1i 几率大，基频峰较强 v0 → v2i，v0 → v3i 几率小，倍频峰较弱
13158-4000
OH、NH、CH 键的倍频吸收
4000-200
分子振动，伴随 转动
远红外区 分子转动区 50-1000 200-10
分子转动
红外光谱图
应用：化合物的结构解析。 定性——基团的特征吸收频率； 定量——特征峰的强度；
7.1.2 产生红外光谱吸收的条件
物质产生吸收红外吸收光谱的必要条件
面内变形振动 面外变形振动。
HH C
HH C
ห้องสมุดไป่ตู้
HH C
H
H
+ H
-+ HH
+ H
C
C
C
2． 振动数目
振动数目称为振动自由度
每个振动自由度相应于红外光谱的一个基频吸收峰。
振动自由度=3N – 平动自由度 – 转动自由度
线性分子 z
非线性分子
z
y
3个平动自由度
2个转动自由度
x
线性分子振动自由度=3N－3－2=3N－5
a．△Ev = hv
b． 0 ，即分子偶极矩 (μ) 发生变化
红外活性的振动 具有偶极矩变化的分子振动
OCO
非红外活性的振动 没有偶极矩变化的分子振动
OCO
CO2的不对称伸缩振动
CO2的对称伸缩振动
7.1.3 双原子分子的振动
经典力学
物体所受的弹性力 f = - kx 物体的势能 E 1 kx2
第七章 红外光谱法
7.1 基本原理
7.1.1 红外光谱
由分子的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱 分子振动和转动光谱
特点：
分子吸收光谱→带状光谱 显示物质分子中各种官能团的特征吸收峰。
区域名称
波长(µm) 波数(cm-1) 能级跃迁类型
近红外区 中红外区
泛频区 基本振动区
0.75-2.5 2.5-50
Ias＞Is； Is＞Iδ。
b．基团的极性强度
振动能级跃迁过程中偶极矩变化越大，吸收峰越强。 即：基团极性大，偶极矩变化大。 极性较强基团吸收峰的强度大于极性较弱基团的吸收峰。 如，C=O基团对应的吸收峰的强度大于C=C基团。
c．浓度
浓度越大，吸收峰的强度越大。
7. 2 特征吸收峰 定义： 特征吸收峰——指官能团所特有的较强吸收峰。 基 团 区——特征吸收峰所在的位置。
σ （cm-1）
H—F 9.8 4185
H—Cl 4.8
H—Br 4.1
2894
2654
H—I 3.2 2340
注意：如何利用红外光谱法研究同位素？
3、环 境
化学键所处的环境对k 有影响，因而对吸收峰的位置产
生一定的影响 对C—H键 H C C H ，k=5.9 N·cm-1， 3300cm-1附近，
H2C=CH2 ， k=5.1 N·cm-1， 3060cm-1附近。
7.1.4 多原子分子的振动
1． 振动类型
伸缩振动 变形振动
伸缩振动 键长变化而键角不变的振动，用符号v表示。 对称伸缩振动 (vs) 不对称伸缩振动 (vas)
变形振动
弯曲振动或变角振动
键长不变而键角变化的振动，用符号δ表示。
例如：
TEXT
C
C，C
C，C
-
C
TEXT
1212 6
12 12
σCC 1303
15.6 2101(cm1) 6
σCC 1303
9.6 1648(cm1) 6
σCC 1303
4.5 1128(cm1) 6
2、原子的种类
1303 k cm1
μ
不同的原子将同时影响k和μ的大小。
k （N∙cm-1）
2
物体的机械振动频率
机
1
2
k m
力常数
（物体的固有频率 ）
机械振动频率
机
1
2
k
m1 m2
m1 m2
两原子的折合质量
量子力学
量子力学描述分子振动的能量：
Eν
=（ν
+
1）h 2 2π
k μ
k 为键力常数，v (振动量子数) = 0，1，2，···(量子化)
当光照射分子时 E1 E0 = Eν = hν光
hν光
=
E1
E0
=（1
+
1）h 2 2π
k （0 + 1）h
μ
2 2π
k= h μ 2π
k μ
1k ν光 = 2π μ
1k ν光 = 2π μ
机
1
2
k m
ν光 = ν机
v 1 k c 2c μ
m1 m2
m1 m2
Ar1
m1 mu
Ar 2
m2 mu
1 2c
k Ar1 Ar2mu ( Ar1 Ar2 )